專利名稱：多功能智能組合流量測控儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種流量測控儀，特別是一種多功能智能組合流量測控儀。
背景技術：
隨著工業生產自動化的發展，管道化輸送日益普及，使流量計量越來越受到人們 的重視。而人們在測量流量的同時，往往還需要控制流量(流速)的大小。目前，傳統的流 量計和調節閥都是各自獨立使用的，要調節流量必須由人工操作，不但費力耗時，而且會造 成人為的差錯或數據不實；還有市場上的流量測控儀功能單一，規格型號多，不便使用和維 護；而且調節閥的閥芯設計不夠合理，導致對于小流量控制的精確度不高。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種多功能智能組合流量測控儀。本發明不但省時省力、 測量的數據準確，能實現對多種信號測量監控，使得使用和維護方便，而且能提高小流量控 制的精確度。本發明的技術方案多功能智能組合流量測控儀，其特征在于包括流量變送器， 流量變送器連接有流量調控閥和流量積算與控制單元，流量積算與控制單元連接有功能傳 感器、遠程監控裝置和電動執行器，電動執行器與流量調控閥連接。前述的多功能智能組合流量測控儀中，所述的功能傳感器，是壓力傳感器、溫度傳 感器或流量傳感器。前述的多功能智能組合流量測控儀中，所述的流量調控閥包括閥體、閥體腔、設在 閥體腔內的可移動閥柱和與可移動閥柱連接的閥芯，閥芯包括具有圓形通孔的圓形靜片和 連接可移動閥柱的動片，靜片的圓形通孔的開閥側上設有尖角槽。前述的多功能智能組合流量測控儀中，所述的流量積算與控制單元包括連接流量 變送器的單片機、與單片機連接的主控板、與主控板連接的變壓器、與主控板連接的繼電器 和與主控板連接的流量設置模塊，流量設置模塊與單片機連接。前述的多功能智能組合流量測控儀中，所述單片機上還設有LCD顯示器、信號輸 出接口和日流量按鍵。前述的多功能智能組合流量測控儀中，所述的遠程監控裝置包括經RS-485數據 接口與信號輸出接口連接的RTU，RTU通過GPRS或CDMA無線通信方式將數據發送至數據中 心的計算機上，計算機能通過GPRS或CDMA無線通信方式控制單片機進行對流量的控制。前述的多功能智能組合流量測控儀中，所述的電動執行器包括連接繼電器的電動 機，電動機連接有過熱過載保護模塊、限位器和機械變速機構，機械變速機構與流量調控閥 連接。前述的多功能智能組合流量測控儀中，所述的機械變速機構設有手動搖把。與現有技術比較，本發明通過將溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器等功能傳 感器采集的信號送至單片機進行處理，換算并顯示數據，同時主控板又將使用者所設置的數據與測量到的數據進行比較，并發出指令通過電動執行器控制流量調控閥，使流體接近 或達到設置數據，可使得省時省力、測量的數據準確；將流量積算與控制單元合為一體，改 善流量積算模塊與控制模塊之間因流量數據轉換繁瑣和誤差大的弊病，提高了數據的準確 度與可靠性，降低制造成本；實現溫度、壓力和流量的測控，達到多功能檢測的目的，可方便 用戶使用；遠程監控裝置可進行對測量數據的傳送和進行遠程控制，可降低管理成本；流 量調控閥靜片的圓形通孔開閥側上增加了一個尖角槽結構，該尖角槽的曲面結構是通過流 體力學仿真設計，在控制小流量階段時，因控制流量的閥芯導通截面面積變化量AS與閥 芯旋轉角度變化量△ δ的比值(即AS/Δ δ)減小，有效提高了對小流量控制的精確度。 本發明不但省時省力、測量的數據準確，能實現對多種信號測量監控，使得使用和維護方 便，而且能提高小流量控制的精確度。本發明可用于油田注水作業等。 表 1表1為普通流量調控閥的閥芯和本發明的流量調控閥的閥芯開啟角度δ與流量 Q測試數據對照表。可以看出使用帶尖角槽流量調控閥的閥芯可有效提高調控閥對小流量 控制的精確度。
圖1是本發明的結構示意圖；圖2是流量積算與控制單元的工作原理圖；圖3是遠程監控裝置的結構示意圖；圖4是流量調控閥的結構示意圖；圖5是靜片的結構示意圖；圖6是本發明的工作原理圖；圖7是本發明實施例的流量(流速)控制型流量測控儀的示意圖。附圖中的標記為1-流量變送器，2-流量調控閥，3-流量積算與控制單元，4-功 能傳感器，5-遠程監控裝置，6-電動執行器，7-單片機，8-主控板，9-變壓器，10-繼電器， 11-流量設置模塊，12-電動機，13-過熱過載保護模塊，14-限位器，15-機械變速機構， 16-LCD顯示器，17-信號輸出接口，18-日流量按鍵，19-RS-485數據接口，20-RTU，21-GPRS, 22-計算機，23-閥體，24-閥體腔，25-可移動閥柱，26-圓形通孔，27-靜片，28-動片，29-尖角槽，30-手動搖把，31-電源，32-整形電路，33-放大電路，34-開關閥鍵。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但并不作為對本發明限制的依據。實施例。多功能智能組合流量測控儀，如圖1-5所示，特點是包括流量變送器1， 流量變送器1連接有流量調控閥2和流量積算與控制單元3，流量積算與控制單元3連接有 功能傳感器4、遠程監控裝置5和電動執行器6，電動執行器6與流量調控閥2連接；所述的 功能傳感器4，是壓力傳感器、溫度傳感器或流量傳感器；所述的流量調控閥包括閥體23、 閥體腔24、設在閥體腔24內的可移動閥柱25和與可移動閥柱25連接的閥芯，閥芯包括具 有圓形通孔26的圓形靜片27和連接可移動閥柱25的動片28，靜片27的圓形通孔26的 開閥側上設有尖角槽29 ；所述的流量積算與控制單元3包括連接流量變送器1的單片機7、 與單片機7連接的主控板8、與主控板8連接的變壓器9、與主控板8連接的繼電器10和與 主控板8連接的流量設置模塊11，流量設置模塊11與單片機7連接；所述單片機7上還設 有IXD顯示器16、信號輸出接口 17和日流量按鍵18 ；所述的遠程監控裝置5包括經RS-485 數據接口 19與信號輸出接口 17連接的RTU20，RTU20通過GPRS21或CDMA無線通信方式將 數據發送至數據中心的計算機22上，計算機22能通過GPRS21或CDMA無線通信方式控制 單片機7進行對流量的控制；所述的電動執行器6包括連接繼電器10的電動機12，電動機 12連接有過熱過載保護模塊13、限位器14和機械變速機構15，機械變速機構15與流量調 控閥2連接；所述的機械變速機構15設有手動搖把30。本發明的工作原理通過測量被控物理量，并與設定值進行比較，進而通過調節管 道中的流量使被控物理量與設定值趨近。如圖6所示，可選擇所需的被控物理量(包括流 量(流速)、溫度、比例、壓力和定量)，根據需要安裝相應的功能傳感器。當被控物理量為 流量(流速)時，如圖7所示，安裝在流體管道上的流量變送器將檢測到的流量信號直接傳 送到流量積算與控制單元，不使用功能傳感器，該單元中的單片機將收到的流量信號與設 定的流量(流速)值進行比較，根據流量偏差的“正負”與“大小”，該單元向電動執行器發 出“關”、“開”或“停”的指令，從而調節流量，使之穩定在設定值上。當被控物理量為溫度、壓力或混合液比例時，流量變送器與功能傳感器將檢測到 的信號傳送到流量積算與控制單元，該單元中的單片機將收到的信號與設定物理量進行比 較，單片機程序中設有不同物理量模型的算法，進行相應的計算后，通過向電動執行器發出 “關”、“開”或“停”的指令，從而調節流量，使相應物理量穩定在設定值上。物理量控制主要有以下幾種情況(1)流量(流速)控制型例如在油田注水過程中，因地層壓力波動大，引起注水流量變化，而穩定注水對提 高油井采收率非常重要，這就需要經常調節注水管道上的閥門來穩定流量。傳統的人工調 節流量不但費力耗時，而且會造成人為的差錯或數據不實，特別是在夜間，油田無人看管的 配水間，由于注水地層壓力波動大，會出現注水量的嚴重失控，使得注水效果低下，直接影 響到油井采收率。(2)溫度控制型
控制兩(多)條管道中不同溫度流體的混合比例，來實現混合液溫度的控制。例 如油田稠油需摻熱水加溫，提高流動性，便于管道外輸，就要控制混合液的溫度。(3)比例控制型控制兩(多)條管道中不同物質混合的體積比例，來實現混合液物質成分比例的 控制。例如油田注聚合物工藝，需聚合物與水保持穩定的比例。通過采集雙路流量信號，比 例計算后，控制其中一路流量的大小，來實現注聚液成分比例的控制。(4)壓力控制型通過調節管道中流量的大小，或閥門的開、關，來實現管路中流體壓力的控制。例 如油田注水過程中，當注水管路水壓低于設定壓力時，自動關閉閥門(避免地下水倒流)； 高于設定壓力時，自動開啟閥門恢復注水。(5)定量控制型當流過管道的流體達到設定量時，自動切斷(閥門關閉)。當單片機對電動執行器發出信號時，電動執行器采用間歇(脈沖)式接通電源 (含正反方向)的方式控制流量調控閥，流量調控閥經可移動閥柱帶動動片旋轉，靜片和動 片相對運動，閥芯的開閥側被打開，因開發閥側設置有尖角槽，流體從尖角槽通過，使得導 通截面面積變化量AS與閥芯旋轉角度變化量Δ δ的比值(即AS/Δ δ)較小，因此，提 高了對小流量控制的精確度。而且可用數據總線將測控儀的流量參數通過485數據接口連接至RTU，數據通過 GPRS或CDMA無線方式發送至數據中心的計算機上，同時該計算機也能通過無線方式對現 場的測控儀的流量參數進行設定。還可與采油廠、計量科、檢測站構成內部局域網，實現數 據的共享。并可設置權限，確定各節點的查詢或控制權限。本發明可降低生產廠家的制造成本，便于庫存；而且規格減少，方便使用者使用和 維護。
權利要求
多功能智能組合流量測控儀，其特征在于包括流量變送器(1)，流量變送器(1)連接有流量調控閥(2)和流量積算與控制單元(3)，流量積算與控制單元(3)連接有功能傳感器(4)、遠程監控裝置(5)和電動執行器(6)，電動執行器(6)與流量調控閥(2)連接。
2.根據權利要求1所述的多功能智能組合流量測控儀，其特征在于所述的功能傳感 器(4)，是壓力傳感器、溫度傳感器或流量傳感器。
3.根據權利要求1所述的多功能智能組合流量測控儀，其特征在于所述的流量調控 閥包括閥體(23)、閥體腔(24)、設在閥體腔(24)內的可移動閥柱(25)和與可移動閥柱 (25)連接的閥芯，閥芯包括具有圓形通孔(26)的圓形靜片(27)和連接可移動閥柱(25)的 動片(28)，靜片(27)的圓形通孔(26)的開閥側上設有尖角槽(29)。
4.根據權利要求1所述的多功能智能組合流量測控儀，其特征在于所述的流量積算 與控制單元(3)包括連接流量變送器(1)的單片機(7)、與單片機(7)連接的主控板(8)、 與主控板(8)連接的變壓器(9)、與主控板(8)連接的繼電器(10)和與主控板(8)連接的 流量設置模塊(11)，流量設置模塊(11)與單片機(7)連接。
5.根據權利要求4所述的多功能智能組合流量測控儀，其特征在于所述單片機(7) 上還設有IXD顯示器(16)、信號輸出接口(17)和日流量按鍵(18)。
6.根據權利要求5所述的多功能智能組合流量測控儀，其特征在于所述的遠程監控 裝置(5)包括經RS-485數據接口(19)與信號輸出接口(17)連接的RTU (20)，RTU (20)通 過GPRS(21)或CDMA無線通信方式將數據發送至數據中心的計算機(22)上，計算機(22) 能通過GPRS (21)或CDMA無線通信方式控制單片機(7)進行對流量的控制。
7.根據權利要求4所述的多功能智能組合流量測控儀，其特征在于所述的電動執行 器(6)包括連接繼電器(10)的電動機(12)，電動機(12)連接有過熱過載保護模塊(13)、 限位器(14)和機械變速機構(15)，機械變速機構(15)與流量調控閥(2)連接。
8.根據權利要求7所述的多功能智能組合流量測控儀，其特征在于所述的機械變速 機構(15)設有手動搖把(30)。
全文摘要
本發明公開了多功能智能組合流量測控儀。本發明包括流量變送器(1)，流量變送器(1)連接有流量調控閥(2)和流量積算與控制單元(3)，流量積算與控制單元(3)連接有功能傳感器(4)、遠程監控裝置(5)和電動執行器(6)，電動執行器(6)與流量調控閥(2)連接。本發明通過將溫度、壓力和流量等功能傳感器采集的信號送至單片機進行處理，換算并顯示數據，同時主控板又將使用者所設置的數據與測量到的數據進行比較，并發出指令通過電動執行器控制流量調控閥，使流體接近或達到設置數據，可使得省時省力、測量的數據準確，可方便用戶使用；遠程監控裝置可進行對測量數據的傳送和進行遠程控制，可降低管理成本；流量調控閥靜片的圓形通孔開閥側上增加了一個尖角槽結構，有效提高了對小流量控制的精確度。本發明可用于油田注水作業等。
文檔編號G05D7/06GK101907896SQ201010243308
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者張淼 申請人:溫州大學